[發(fā)明專利]玉米基因ZmACO2在提高玉米產(chǎn)量中的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910201675.5
• 申請日: 2019-03-18
• 公開（公告）號: CN109735512B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張祖新;寧強(qiáng);簡逸楠;杜艷芳
• 申請（專利權(quán)）人: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C12N9/02
• 分類號: C12N9/02;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/46;C12Q1/6895
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所 42001
• 代理人: 龔瑩瑩

本發(fā)明屬于植物基因工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及玉米基因ZmACO2在提高玉米產(chǎn)量中的應(yīng)用，所述基因的GenBank:BT067215.1。該基因位于玉米第7染色體，控制玉米穗長、每行籽粒數(shù)和每穗籽粒數(shù)。該基因啟動子的1個7 bp插入/缺失影響ZmACO2基因表達(dá)，缺失7 bp等位基因?yàn)橛欣任换?，分子?biāo)記輔助選擇該7 bp缺失等位基因，可提高自交系的穗長和每行籽粒數(shù)。在近等基因系間和自然群體中該基因的表達(dá)水平與穗長和每行籽粒數(shù)負(fù)相關(guān)。CRISPR/Cas9敲除該基因、抑制基因表達(dá)，增加玉米自交系和雜交種的穗長和每行籽粒數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于植物基因工程技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及玉米基因ZmACO2在提高玉米產(chǎn)量中的應(yīng)用，本發(fā)明的基因來源于玉米QTL qEL7.2，位于玉米第7染色體上，ZmACO2為qEL7.2的功能基因，該基因控制玉米雌穗穗長和/或行粒數(shù)重要產(chǎn)量性狀。

背景技術(shù)

玉米(Zea may L.)是當(dāng)今世界最重要的糧食、飼料、工業(yè)原料和能源作物，在保障世界糧食安全、經(jīng)濟(jì)發(fā)展及緩解能源危機(jī)等方面作用巨大。與1990年相比，我國2015年玉米總產(chǎn)量增加了2.32倍，但總產(chǎn)的增加主要依賴于種植面積的增加，單產(chǎn)提高對總產(chǎn)增加的貢獻(xiàn)約35％～40％。由于土地供給的剛性制約，為滿足我國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展對玉米的需求，提高玉米單位面積產(chǎn)量是遺傳育種學(xué)科的重大課題。

玉米產(chǎn)量是一個復(fù)雜的數(shù)量性狀，在特定種植密度下，玉米單位面積產(chǎn)量由單穗籽粒產(chǎn)量與穗數(shù)決定；單穗籽粒產(chǎn)量又可進(jìn)一步剖分為，穗行數(shù)，行粒數(shù)，百粒重。將玉米的產(chǎn)量性狀剖分為不同的產(chǎn)量因子來研究，有利于解析產(chǎn)量性狀形成的遺傳學(xué)基礎(chǔ)。穗長和行粒數(shù)是玉米產(chǎn)量的重要構(gòu)成因子，與玉米的單穗產(chǎn)量顯著正相關(guān)，解析穗長和行粒數(shù)的遺傳學(xué)基礎(chǔ)對于認(rèn)知玉米產(chǎn)量形成的機(jī)理具有重要的意義，也為育種實(shí)踐提供理論依據(jù)。

鑒于此，本研究利用圖位克隆技術(shù)，分離了一個位于玉米第7染色體上，可控制玉米穗長和行粒數(shù)的QTL qEL7.2，該基因?yàn)閆mACO2,編碼1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸氧化酶(1-aminoc yclopropane-1-carboxylate oxidase2)，參與乙烯合成途徑?；谶B鎖分析、基因過表達(dá)和基因敲除轉(zhuǎn)基因家系的效應(yīng)分析、自然群體中等位基因的效應(yīng)分析、相關(guān)分子生物學(xué)分析，證實(shí)了該基因在控制穗長、行粒數(shù)和穗粒數(shù)等性狀上的生物學(xué)功能，ZmACO2的遺傳轉(zhuǎn)化研究可為玉米育種提供基因資源和理論支撐。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供了玉米基因ZmACO2在提高玉米產(chǎn)量中的應(yīng)用，所述基因編碼的氨基酸序列為SEQ ID NO.4所示。

本發(fā)明的另一個目的在于提供了針對玉米基因ZmACO2啟動子的序列差異性設(shè)計的引物在玉米育種中的應(yīng)用，所述基因的GenBank:BT067215.1。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)措施：

玉米基因ZmACO2在提高玉米產(chǎn)量中的應(yīng)用，所述基因編碼的氨基酸序列為SEQ IDNO.4所示；包括利用本領(lǐng)域的常規(guī)方式，降低玉米基因ZmACO2在玉米中的表達(dá)量，或是在玉米中不表達(dá)從而提高玉米產(chǎn)量。

玉米基因ZmACO2在增加玉米穗長中的應(yīng)用，所述基因編碼的氨基酸序列為SEQ IDNO.4所示；包括利用本領(lǐng)域的常規(guī)方式，降低玉米基因ZmACO2在玉米中的表達(dá)量，或是在玉米中不表達(dá)從而增加玉米穗長，所述的常規(guī)方式包括但不限于敲除該基因或是沉默該基因。

玉米基因ZmACO2在增加玉米行粒數(shù)中的應(yīng)用，所述基因編碼的氨基酸序列為SEQID NO.4所示；包括利用本領(lǐng)域的常規(guī)方式，降低玉米基因ZmACO2在玉米中的表達(dá)量，或是在玉米中不表達(dá)從而增加玉米行粒數(shù)，所述的常規(guī)方式包括但不限于敲除該基因或是沉默該基因。

針對玉米基因ZmACO2的啟動子的序列差異性設(shè)計的引物在玉米育種中的應(yīng)用，所述基因的GenBank:BT067215.1；